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JP2006340603A - Method for producing l-glutamic acid - Google Patents

Method for producing l-glutamic acid Download PDF

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JP2006340603A
JP2006340603A JP2003178201A JP2003178201A JP2006340603A JP 2006340603 A JP2006340603 A JP 2006340603A JP 2003178201 A JP2003178201 A JP 2003178201A JP 2003178201 A JP2003178201 A JP 2003178201A JP 2006340603 A JP2006340603 A JP 2006340603A
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glutamic acid
protein
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orf1554
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JP2003178201A
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Japanese (ja)
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Hajime Nonaka
源 野中
Takako Seito
貴子 齋籐
Yoko Kuwabara
陽子 桑原
Kazuhiko Matsui
和彦 松井
Shinichi Sugimoto
愼一 杉本
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Ajinomoto Co Inc
Original Assignee
Ajinomoto Co Inc
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Publication date
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    • C12BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
    • C12PFERMENTATION OR ENZYME-USING PROCESSES TO SYNTHESISE A DESIRED CHEMICAL COMPOUND OR COMPOSITION OR TO SEPARATE OPTICAL ISOMERS FROM A RACEMIC MIXTURE
    • C12P13/00Preparation of nitrogen-containing organic compounds
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    • C12P13/14Glutamic acid; Glutamine

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide new technology for improving L-glutamic acid productivity in the production of L-glutamic acid using coryneform bacteria. <P>SOLUTION: The method for producing L-glutamic acid comprises culturing coryneform bacteria capable of L-glutamic acid production in a culture medium so as to attain formation and accumulation of L-glutamic acid in a culture product and collecting L-glutamic acid from the culture product, wherein use is made of coryneform bacteria modified so as to increase the activity of the following protein: (A) protein having a specific amino acid sequence or (B) protein composed of the specific amino acid sequence having undergone substitution, deletion, insertion or addition of one or some amino acids, in which the protein when introduced in coryneform bacteria, exhibits the activity of enhancing the potency for L-glutamic acid production. <P>COPYRIGHT: (C)2007,JPO&INPIT

Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、発酵工業に関し、詳しくは、L−グルタミン酸の製造法及びそれに用いる細菌に関する。L−グルタミン酸は調味料原料等として広く用いられている。
【0002】
【従来の技術】
従来、L−グルタミン酸は、L−グルタミン酸生産能を有するブレビバクテリウム属やコリネバクテリウム属に属するコリネ型細菌を用いて発酵法により工業生産されている。これらのコリネ型細菌は、生産性を向上させるために、自然界から分離した菌株または該菌株の人工変異株が用いられている。
【0003】
また、組換えDNA技術によりL−グルタミン酸の生合成酵素を増強することによって、L−グルタミン酸の生産能を増加させる種々の技術が開示されている。
さらに、酸性条件下でL−グルタミン酸生産能を有する微生物を培養液中に蓄積するL−グルタミン酸を析出させながら発酵を行う方法が開発されている。従来、通常のL−グルタミン酸生産菌は酸性条件下では生育できないため、L−グルタミン酸発酵は中性で行われていたが、酸性条件下でL−グルタミン酸生産能を有する微生物として見い出されたエンテロバクター・アグロメランスを、pHがL−グルタミン酸が析出する条件に調整された液体培地で培養することによって、培地中にL−グルタミン酸を析出させながら生成蓄積させることができる(特許文献1)。
【0004】
ところで、コリネバクテリウム・グルタミカムATCC13032の全ゲノム配列が決定され、公開されている(非特許文献1)。ORF1554と相同性の高い推定上のORFが知られているが(非特許文献2)、その機能は知られていない。
【0005】
【特許文献1】
欧州特許出願公開第1078989号明細書
【非特許文献1】
DDBJ/EMBL/GenBank accession # BA000036
【非特許文献2】
DDBJ/EMBL/GenBank accession # AP005277-302
【0006】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、コリネ型細菌を用いたL−グルタミン酸の製造において、L−グルタミン酸生産性を向上させる新規な技術を提供することを課題とする。
【0007】
【課題を解決するための手段】
本発明者らは、コリネ型細菌の耐酸性に関与する遺伝子に関する研究を行う過程で、それらのうちORF1554と名付けられた機能未知の遺伝子産物の活性を上昇させることにより、コリネ型細菌のL−グルタミン酸生産能を向上させることができることを見出し、本発明を完成するに至った。
すなわち本発明は、以下のとおりである。
【0008】
(1)L−グルタミン酸生産能を有するコリネ型細菌を培地に培養し、L−グルタミン酸を培養物中に生成蓄積させ、該培養物よりL−グルタミン酸を採取する、L−グルタミン酸の製造法において、前記細菌は、下記(A)又は(B)に示すタンパク質の活性が上昇するように改変されていることを特徴とする方法。
(A)配列番号2に記載のアミノ酸配列を有するタンパク質。
(B)配列番号2に記載のアミノ酸配列において、1若しくは数個のアミノ酸の置換、欠失、挿入又は付加を含むアミノ酸配列からなり、かつ、コリネ型細菌のL−グルタミン酸生産能を向上させる活性を有するタンパク質。
(2)前記タンパク質が、下記(a)又は(b)に示すDNAによりコードされる(1)の方法。
(a)配列番号1の塩基番号749〜1414からなる塩基配列を有するDNA。
(b)配列番号1の塩基番号749〜1414からなる塩基配列とストリンジェントな条件下でハイブリダイズし、かつ、コリネ型細菌のL−グルタミン酸生産能を向上させる活性を有するタンパク質をコードするDNA。
(3)前記細菌は、前記(A)又は(B)に示すタンパク質をコードする遺伝子のコピー数を高めること、又は前記細菌細胞内の前記(A)又は(B)に示すタンパク質をコードする遺伝子の発現が増強するように同遺伝子の発現調節配列を改変することにより、細胞内の前記タンパク質の活性が上昇したことを特徴とする(1)又は(2)に記載の方法。
(4)前記タンパク質は、配列番号2の81位のグルタミン酸残基がグリシン残基に置換されたアミノ酸配列を有する(1)〜(3)のいずれかに記載の方法。
(5)前記細菌は、α−ケトグルタル酸デヒドロゲナーゼを欠損していることを特徴とする(1)〜(4)のいずれかに記載の方法。
(6)L−グルタミン酸生産能を有し、かつ、下記(A)又は(B)に示すタンパク質の活性が上昇するように改変されたコリネ型細菌。
(A)配列番号2に記載のアミノ酸配列を有するタンパク質。
(B)配列番号2に記載のアミノ酸配列において、1若しくは数個のアミノ酸の置換、欠失、挿入又は付加を含むアミノ酸配列からなり、かつ、コリネ型細菌のL−グルタミン酸生産能を向上させる活性を有するタンパク質。
【0009】
【発明の実施の形態】
以下、本発明を詳細に説明する。
【0010】
<1>本発明のコリネ型細菌
本発明のコリネ型細菌は、L−グルタミン酸生産能を有し、かつ、下記(A)又は(B)に示すタンパク質の活性が上昇するように改変されたコリネ型細菌である。
(A)配列番号2に記載のアミノ酸配列を有するタンパク質。
(B)配列番号2に記載のアミノ酸配列において、1若しくは数個のアミノ酸の置換、欠失、挿入又は付加を含むアミノ酸配列からなり、かつ、コリネ型細菌のL−グルタミン酸生産能を向上させる活性を有するタンパク質。
【0011】
以下、前記(A)又は(B)のタンパク質を「ORF1554産物」、同タンパク質をコードするDNAを「ORF1554」ということがある。また、ORF1554に加え、同ORFに隣接するプロモーター等の発現調節配列を含めて、便宜上「ORF1554」と呼ぶことがある。
【0012】
本発明において、「コリネ型細菌」とは、従来ブレビバクテリウム属に分類されていたが、現在コリネバクテリウム属に分類された細菌も含み(Int. J. Syst. Bacteriol., 41, 255(1981))、またコリネバクテリウム属と非常に近縁なブレビバクテリウム属細菌を含む。このようなコリネ型細菌の例として以下のものが挙げられる。
【0013】
コリネバクテリウム・アセトアシドフィラム
コリネバクテリウム・アセトグルタミカム
コリネバクテリウム・アルカノリティカム
コリネバクテリウム・カルナエ
コリネバクテリウム・グルタミカム
コリネバクテリウム・リリウム
コリネバクテリウム・メラセコーラ
コリネバクテリウム・サーモアミノゲネス
コリネバクテリウム・ハーキュリス
ブレビバクテリウム・ディバリカタム
ブレビバクテリウム・フラバム
ブレビバクテリウム・インマリオフィラム
ブレビバクテリウム・ラクトファーメンタム
ブレビバクテリウム・ロゼウム
ブレビバクテリウム・サッカロリティカム
ブレビバクテリウム・チオゲニタリス
コリネバクテリウム・アンモニアゲネス
ブレビバクテリウム・アルバム
ブレビバクテリウム・セリヌム
ミクロバクテリウム・アンモニアフィラス
具体的には、下記のような菌株を例示することができる。
【0014】
コリネバクテリウム・アセトアシドフィラム ATCC13870
コリネバクテリウム・アセトグルタミカム ATCC15806
コリネバクテリウム・アルカノリティカム ATCC21511
コリネバクテリウム・カルナエ ATCC15991
コリネバクテリウム・グルタミカム ATCC13020, ATCC13032, ATCC13060
コリネバクテリウム・リリウム ATCC15990
コリネバクテリウム・メラセコーラ ATCC17965
コリネバクテリウム・サーモアミノゲネス AJ12340(FERM BP-1539)
コリネバクテリウム・ハーキュリス ATCC13868
ブレビバクテリウム・ディバリカタム ATCC14020
ブレビバクテリウム・フラバム ATCC13826, ATCC14067, AJ12418(FERM BP-2205)
ブレビバクテリウム・インマリオフィラム ATCC14068
ブレビバクテリウム・ラクトファーメンタム ATCC13869
ブレビバクテリウム・ロゼウム ATCC13825
ブレビバクテリウム・サッカロリティカム ATCC14066
ブレビバクテリウム・チオゲニタリス ATCC19240
コリネバクテリウム・アンモニアゲネス ATCC6871、ATCC6872
ブレビバクテリウム・アルバム ATCC15111
ブレビバクテリウム・セリヌム ATCC15112
ミクロバクテリウム・アンモニアフィラス ATCC15354
【0015】
これらを入手するには、例えばアメリカン・タイプ・カルチャー・コレクションより分譲を受けることができる。すなわち、各菌株毎に対応する登録番号が付与されており、この登録番号を利用して分譲を受けることができる。各菌株に対応する登録番号はアメリカン・タイプ・カルチャー・コレクションのカタログに記載されている。また、AJ12340株は、1987年10月27日付けで通商産業省工業技術院生命工学工業技術研究所(現独立行政法人 産業技術総合研究所 特許微生物寄託センター)(〒305-5466 日本国茨城県つくば市東1丁目1番地1 中央第6)にFERM BP-1539の受託番号でブダペスト条約に基づいて寄託されている。また、AJ12418株は、1989年1月5日付けで通商産業省工業技術院生命工学工業技術研究所にFERM BP-2205の受託番号でブダペスト条約に基づいて寄託されている。
【0016】
本発明において、「L−グルタミン生産能」とは、本発明のコリネ型細菌を培養したときに、培地中にL−グルタミンを蓄積する能力をいう。このL−グルタミン生産能は、コリネ型細菌の野生株の性質として有するものであってもよく、育種によって付与または増強された性質であってもよい。
【0017】
育種によってL−グルタミン生産能を付与または増強するには、6-ジアゾ-5-オキソ-ノルロイシン耐性を付与する方法(特開平3-232497)、プリンアナログ耐性および/またはメチオニンスルホキサイド耐性を付与する方法(特開昭61-202694)、α-ケトマロン酸耐性を付与する方法(特開昭56-151495)、グルタミン酸を含有するペプチドに耐性を付与する方法(特開平2-186994)などが挙げられる。
【0018】
L−グルタミン生産能を有するコリネ型細菌の具体例としては、下記のような菌株が挙げられる。
ブレビバクテリウム・フラバムAJ11573(FERM P-5492) 特開昭56-151495公報参照
ブレビバクテリウム・フラバムAJ12210(FERM P-8123) 特開昭61-202694公報参照
ブレビバクテリウム・フラバムAJ12212(FERM P-8123) 特開昭61-202694公報参照
ブレビバクテリウム・フラバムAJ12418(FERM-BP2205) 特開平2-186994公報参照
ブレビバクテリウム・フラバムDH18(FERM P-11116) 特開平3-232497公報参照
コリネバクテリウム・メラセコラDH344(FERM P-11117) 特開平3-232497公報参照
コリネバクテリウム・グルタミカムAJ11574(FERM P-5493) 特開昭56-151495公報参照
【0019】
「細胞内のORF1554産物の活性が上昇するように改変された」とは、細胞当たりの前記活性が非改変株、例えば野生型のコリネ型細菌のそれよりも高くなったことをいう。例えば、細胞当たりのORF1554産物分子の数が増加した場合や、ORF1554産物分子当たりの活性が上昇した場合などが該当する。また、比較対象となる野生型のコリネ型細菌とは、例えばブレビバクテリウム・ラクトファーメンタムATCC13869である。コリネ型細菌のORF1554産物の活性が上昇すると、同コリネ型細菌のL−グルタミン酸生産能が向上する。本発明において、「コリネ型細菌のL−グルタミン酸生産能を向上させる活性」とは、このようなORF1554産物が持つ活性をいう。具体的には、ORF1554産物を野生株又は非改変株よりも過剰に発現するように改変されたコリネ型細菌の菌株を培地で培養したときに、野生株又は非改変株よりも、L−グルタミン酸の培地中の蓄積量が多いか、又は、L−グルタミン酸の生産速度が高ければ、前記改変株はL−グルタミン酸生産能が向上しているといえる。
【0020】
コリネ型細菌細胞内のORF1554産物活性の増強は、ORF1554の発現を増強することによって達成される。同遺伝子の発現量の増強は、ORF1554のコピー数を高めることによって達成される。例えば、ORF1554断片を、該細菌で機能するベクター、好ましくはマルチコピー型のベクターと連結して組換えDNAを作製し、これをL−グルタミン生産能を有する宿主に導入して形質転換すればよい。また、野生型のコリネ型細菌に上記組換えDNAを導入して形質転換株を得、その後当該形質転換株にL−グルタミン生産能を付与してもよい。
【0021】
ORF1554は、コリネ型細菌由来の遺伝子およびエシェリヒア属細菌等の他の生物由来の遺伝子のいずれも使用することができる。このうち、発現の容易さの観点からは、コリネ型細菌由来の遺伝子が好ましい。
【0022】
ブレビバクテリウム・ラクトファーメンタムのORF1554の配列は、本発明によって明らかになっており(配列番号1)、コリネバクテリウム・グルタミカムのORF1554のホモログと推定される遺伝子も、既に配列が明らかにされているので(DDBJ/EMBL/GenBank accession # AP005277-302)、それらの塩基配列に基づいて作製したプライマー、例えば配列番号9及び10に示すプライマーを用いて、コリネ型細菌の染色体DNAを鋳型とするPCR法(PCR:polymerase chain reaction; White,T.J. et al., Trends Genet. 5, 185 (1989)参照)によって、ORF1554とその隣接領域を取得することができる。他の微生物のORF1554のホモログも、同様にして取得され得る。
【0023】
染色体DNAは、DNA供与体である細菌から、例えば、斎藤、三浦の方法(H. Saito and K.Miura, Biochem.B iophys. Acta, 72, 619 (1963)、生物工学実験書、日本生物工学会編、97〜98頁、培風館、1992年参照)等により調製することができる。
【0024】
PCR法により増幅されたORF1554は、エシェリヒア・コリ及び/またはコリネ型細菌の細胞内において自律複製可能なベクターDNAに接続して組換えDNAを調製し、これをエシェリヒア・コリに導入しておくと、後の操作がしやすくなる。エシェリヒア・コリ細胞内において自律複製可能なベクターとしては、pUC19、pUC18、pHSG299, pHSG399, pHSG398, RSF1010, pBR322, pACYC184, pMW219等が挙げられる。
【0025】
コリネ型細菌で機能するベクターとは、例えばコリネ型細菌で自律複製できるプラスミドである。具体的に例示すれば、以下のものが挙げられる。
pAM330 特開昭58-67699号公報参照
pHM1519 特開昭58-77895号公報参照
【0026】
また、これらのベクターからコリネ型細菌中でプラスミドを自律複製可能にする能力を持つDNA断片を取り出し、前記エシェリヒア・コリ用のベクターに挿入すると、エシェリヒア・コリ及びコリネ型細菌の両方で自律複製可能ないわゆるシャトルベクターとして使用することができる。
【0027】
このようなシャトルベクターとしては、以下のものが挙げられる。尚、それぞれのベクターを保持する微生物及び国際寄託機関の受託番号をかっこ内に示した。
pAJ655 エシェリヒア・コリAJ11882(FERM BP-136)
コリネバクテリウム・グルタミクムSR8201(ATCC39135)
pAJ1844 エシェリヒア・コリAJ11883(FERM BP-137)
コリネバクテリウム・グルタミクムSR8202(ATCC39136)
pAJ611 エシェリヒア・コリAJ11884(FERM BP-138)
pAJ3148 コリネバクテリウム・グルタミクムSR8203(ATCC39137)
pAJ440 バチルス・ズブチリスAJ11901(FERM BP-140)
pHC4 エシェリヒア・コリAJ12617(FERM BP-3532)
【0028】
これらのベクターは、寄託微生物から次のようにして得られる。対数増殖期に集められた細胞をリゾチーム及びSDSを用いて溶菌し、30000×gで遠心分離して溶解物から得た上澄液にポリエチレングリコールを添加し、セシウムクロライド−エチジウムブロマイド平衡密度勾配遠心分離により分別精製する。
【0029】
また、後記実施例に示すプラスミドpSFK6(特開2000-262288号公報、米国特許第6,303,383号)及びpSAC4(米国特許第5,846,790号)も、シャトルベクターとして用いることができる。
【0030】
ORF1554とコリネ型細菌で機能するベクターを連結して組換えDNAを調製するには、ORF1554の末端に合うような制限酵素でベクターを切断する。連結はT4DNAリガーゼ等のリガーゼを用いて行うのが普通である。
【0031】
上記のように調製した組換えDNAをコリネ型細菌に導入するには、これまでに報告されている形質転換法に従って行えばよい。例えば、エシェリヒア・コリ K−12について報告されているような、受容菌細胞を塩化カルシウムで処理してDNAの透過性を増す方法(Mandel,M.and Higa,A.,J. Mol. Biol., 53, 159 (1970))があり、バチルス・ズブチリスについて報告されているような、増殖段階の細胞からコンピテントセルを調製してDNAを導入する方法( Duncan,C.H.,Wilson,G.A.and Young,F.E., Gene, 1, 153 (1977))がある。あるいは、バチルス・ズブチリス、放線菌類及び酵母について知られているような、DNA受容菌の細胞を、組換えDNAを容易に取り込むプロトプラストまたはスフェロプラストの状態にして組換えDNAをDNA受容菌に導入する方法( Chang,S.and Choen,S.N.,Molec. Gen. Genet., 168, 111 (1979);Bibb,M.J.,Ward,J.M.and Hopwood,O.A.,Nature, 274, 398 (1978);Hinnen,A.,Hicks,J.B.and Fink,G.R.,Proc. Natl. Acad. Sci. USA, 75 1929 (1978))も応用できる。また、電気パルス法(特開平2-207791号公報)によっても、コリネ型細菌の形質転換を行うことができる。
【0032】
ORF1554のコピー数を高めることは、ORF1554をコリネ型細菌の染色体DNA上に多コピー存在させることによっても達成できる。コリネ型細菌の染色体DNA上にORF1554を多コピーで導入するには、染色体DNA上に多コピー存在する配列を標的に利用して相同組換えにより行う。染色体DNA上に多コピー存在する配列としては、レペティティブDNA、転移因子の端部に存在するインバーテッド・リピートが利用できる。あるいは、特開平2-109985号公報に開示されているように、ORF1554をトランスポゾンに搭載してこれを転移させて染色体DNA上に多コピー導入することも可能である。
【0033】
ORF1554産物活性の増強は、上記の遺伝子増幅による以外に、染色体DNA上またはプラスミド上のORF1554のプロモーター等の発現調節配列を強力なものに置換することによっても達成される。例えば、lacプロモーター、trpプロモーター、trcプロモーター等が強力なプロモーターとして知られている。また、国際公開WO00/18935に開示されているように、ORF1554のプロモーター領域に数塩基の塩基置換を導入し、より強力なものに改変することも可能である。これらのプロモーター置換または改変によりORF1554の発現が強化され、ORF1554産物活性が増強される。これら発現調節配列の改変は、ORF1554のコピー数を高めることと組み合わせてもよい。
【0034】
発現調節配列の置換は、例えば、温度感受性プラスミドを用いた遺伝子置換と同様にして行うことができる。コリネ型酸菌の温度感受性プラスミドとしては、p48K及びpSFKT2(以上、特開2000-262288号公報参照)、pHSC4(フランス特許公開1992年2667875号公報、特開平5-7491号公報参照)等が挙げられる。
【0035】
本発明に用いるORF1554は、コードされるタンパク質のORF1554産物活性が損なわれない限り、1若しくは複数の位置での1若しくは数個のアミノ酸の置換、欠失、挿入、又は付加を含むORF1554産物をコードするものであってもよい。ここで、「数個」とは、アミノ酸残基のタンパク質の立体構造における位置や種類によっても異なるが、具体的には2から30個、好ましくは、2から20個、より好ましくは2から10個である。
上記のようなアミノ酸の置換を有するORF1554産物として具体的には、例えば、配列番号2の81位のグルタミン酸残基がグリシン残基に置換されたアミノ酸配列を有するORF1554産物が挙げられる。
【0036】
上記のようなORF1554産物と実質的に同一のタンパク質をコードするDNAは、例えば部位特異的変異法によって、特定の部位のアミノ酸残基が置換、欠失、挿入、付加、又は逆位を含むように、ORF1554の塩基配列を改変することによって得られる。また、上記のような改変されたDNAは、従来知られている変異処理によっても取得され得る。変異処理としては、変異処理前のDNAをヒドロキシルアミン等でインビトロ処理する方法、及び変異処理前のDNAを保持する微生物、例えばエシェリヒア属細菌を、紫外線照射またはN−メチル−N'−ニトロ−N−ニトロソグアニジン(NTG)もしくは亜硝酸等の通常変異処理に用いられている変異剤によって処理する方法が挙げられる。
【0037】
上記のような変異を有するDNAを、適当な細胞で発現させ、発現産物の活性を調べることにより、ORF1554産物と実質的に同一のタンパク質をコードするDNAが得られる。また、変異を有するORF1554産物をコードするDNAまたはこれを保持する細胞から、例えば配列表の配列番号1に記載の塩基配列のうち塩基番号749〜1414からなる塩基配列又はその一部を有するプローブとストリンジェントな条件下でハイブリダイズし、かつ、ORF1554産物活性を有するタンパク質をコードするDNAが得られる。ここでいう「ストリンジェントな条件」とは、いわゆる特異的なハイブリッドが形成され、非特異的なハイブリッドが形成されない条件をいう。この条件を明確に数値化することは困難であるが、一例を示せば、相同性が高いDNA同士、例えば50%以上、好ましくは70%以上、より好ましくは80%以上、特に好ましくは90%以上の相同性を有するDNA同士がハイブリダイズし、それより相同性が低いDNA同士がハイブリダイズしない条件、あるいは通常のサザンハイブリダイゼーションの洗いの条件である60℃、1×SSC,0.1%SDS、好ましくは、0.1×SSC、0.1%SDSに相当する塩濃度でハイブリダイズする条件が挙げられる。
【0038】
プローブとして、配列番号1の塩基配列の一部の配列を用いることもできる。そのようなプローブは、配列番号1の塩基配列に基づいて作製したオリゴヌクレオチドをプライマーとし、配列番号1の塩基配列を含むDNA断片を鋳型とするPCRによって作製することができる。プローブとして、300bp程度の長さのDNA断片を用いる場合には、ハイブリダイゼーションの洗いの条件は、50℃、2×SSC、0.1%SDSが挙げられる。
【0039】
ORF1554産物と実質的に同一のタンパク質をコードするDNAとして具体的には、配列番号2に示すアミノ酸配列と、好ましくは50%以上、より好ましくは70%以上、さらに好ましくは80%、特に好ましくは90%以上の相同性を有し、かつORF1554産物活性を有するタンパク質をコードするDNAが挙げられる。
【0040】
また、本発明のコリネ型細菌は、ORF1554産物の活性が上昇するように改変されたこと以外に、L−グルタミン酸生合成を触媒する酵素の活性が増強されていてもよい。L−グルタミン酸生合成を触媒する酵素としては、グルタミン酸デヒドロゲナーゼ、グルタミンシンテターゼ、グルタミン酸シンターゼ、イソクエン酸デヒドロゲナーゼ、アコニット酸ヒドラターゼ、クエン酸シンターゼ、ホスホエノールピルビン酸カルボキシラーゼ、ホスホエノールピルビン酸シンターゼ、エノラーゼ、ホスホグリセロムターゼ、ホスホグリセリン酸キナーゼ、グリセルアルデヒド−3−リン酸デヒドロゲナーゼ、トリオースリン酸イソメラーゼ、フルトースビスリン酸アルドラーゼ、ホスホフルクトキナーゼ、グルコースリン酸イソメラーゼ等がある。
【0041】
さらに、L−グルタミン酸の生合成経路から分岐してL−グルタミン酸以外の化合物を生成する反応を触媒する酵素の活性が低下または欠損していてもよい。L−グルタミン酸の生合成経路から分岐してL−グルタミン酸以外の化合物を生成する反応を触媒する酵素としては、α−ケトグルタール酸デヒドロゲナーゼ(αKGDH)、イソクエン酸リアーゼ、リン酸アセチルトランスフェラーゼ、酢酸キナーゼ、アセトヒドロキシ酸シンターゼ、アセト乳酸シンターゼ、ギ酸アセチルトランスフェラーゼ、乳酸デヒドロゲナーゼ、グルタミン酸デカルボキシラーゼ、1−ピロリンデヒドロゲナーゼ、等がある。これらの酵素の中では、αKGDHが好ましい。
【0042】
前記αKGDHは、sucA遺伝子によってコードされている。sucA遺伝子を破壊されたコリネ型細菌は、WO95/34672号国際公開パンフレット、及び特開平7-834672号公報に詳述されている。
尚、sucA遺伝子破壊株は、親株に比べて生育が悪くなる場合があるので、適当な培地を用いて生育が良好な株を選択することが好ましい。前記培地としては、例えば、CM2Bプレート(10g/Lポリペプトン、10g/Lイーストエキストラクト、5g/L NaCl、10μg/Lビオチン、20g/L寒天、pH7.0)が挙げられる。
【0043】
<2>L−グルタミン酸の製造法
上記のようにして得られるコリネ型細菌を培地で培養し、該培地中にL−グルタミンを生成蓄積せしめ、該培地からL−グルタミンを採取することにより、L−グルタミンを効率よく製造することができる。
【0044】
本発明のコリネ型細菌を用いてL−グルタミンを生産するには、炭素源、窒素源、無機塩類、その他必要に応じてアミノ酸、ビタミン等の有機微量栄養素を含有する通常の培地を用いて常法により行うことができる。合成培地または天然培地のいずれも使用可能である。培地に使用される炭素源および窒素源は培養する菌株の利用可能であるものならばいずれの種類を用いてもよい。
【0045】
炭素源としては、グルコース、グリセロール、フラクトース、スクロース、マルトース、マンノース、ガラクトース、澱粉加水分解物、糖蜜等の糖類が使用され、その他、酢酸、クエン酸等の有機酸、エタノール等のアルコール類も単独あるいは他の炭素源と併用して用いられる。
【0046】
窒素源としては、アンモニア、硫酸アンモニウム、炭酸アンモニウム、塩化アンモニウム、りん酸アンモニウム、酢酸アンモニウム等のアンモニウム塩または硝酸塩等が使用される。
【0047】
有機微量栄養素としては、アミノ酸、ビタミン、脂肪酸、核酸、更にこれらのものを含有するペプトン、カザミノ酸、酵母エキス、大豆たん白分解物等が使用され、生育にアミノ酸などを要求する栄養要求性変異株を使用する場合には要求される栄養素を補添することが好ましい。
【0048】
無機塩類としてはりん酸塩、マグネシウム塩、カルシウム塩、鉄塩、マンガン塩等が使用される。
培養は、発酵温度20〜45℃、pHを5〜9に制御し、通気培養を行う。培養中にpHが下がる場合には、炭酸カルシウムを加えるか、アンモニアガス等のアルカリで中和する。かくして10時間〜120時間程度培養することにより、培養液中に著量のL−グルタミンが蓄積される。
【0049】
培養終了後の培養液からL−グルタミンを採取する方法は、公知の回収方法に従って行えばよい。例えば、培養液から菌体を除去した後に、濃縮晶析することによって採取される。
【0050】
【実施例】
以下、本発明を実施例によりさらに具体的に説明する。
【0051】
【実施例1】ブレビバクテリウム・ラクトファーメンタム野生株からの耐酸性変異株の取得
ブレビバクテリウム・ラクトファーメンタムの野生株ATCC13869株を、以下の方法で変異剤N−メチル−N'−ニトロ−N−ニトロソグアニジン(NTG)を用いて変異処理した。ATCC13869株を、CM2B培地(10g/Lポリペプトン、10g/Lイーストエキストラクト、5g/L NaCl、10μg/Lビオチン、pH7.0)8mlを入れた4ml試験管2本で、660nmにおける吸光度(OD660)が約0.7になるまで振とう培養した。培養後の菌体を、50mM リン酸緩衝液(pH7.0)で2回洗浄後、500μlの50mMリン酸緩衝液(pH7.0)に懸濁した。この菌体懸濁液に、最終濃度が0.5μg/μlとなるようにNTGを添加し、31.5℃で10分間インキュベート後、50mM リン酸緩衝液(pH7.0)3回で洗浄、200μlの50mM リン酸緩衝液(pH7.0)に懸濁した。この菌体を、8ml CM2B培地に接種し、31.5℃で一晩培養し、変異処理菌体を調製した。
【0052】
上記の変異処理菌体から、耐酸性変異株を濃縮するため、S型ジャーファーメンターを用いて、酸性条件下での連続培養を行った。方法は、以下のとおりである。300mlの培地(60g/Lグルコース、1.4g/L H3PO4、750mg/L MgSO4・7H2O、15mg/L FeSO4・7H2O、1.35g/L(N量として)大豆加水分解物(「豆濃」(mameno)(味の素(株))、450μg/L ビタミンB1-HCl、450μg/Lビオチン、3μg/LビタミンB12、7.5mg/L PABA(パラアミノ安息香酸)、7.5mg/LビタミンC、500mg/L DL-メチオニン、1ml/L 消泡剤AZ-20R(日本油脂社製))に、上記の変異処理菌体を接種して31.5℃で培養した。グルコースが完全消費された後からは、フィード液(上記培地と同じ培地)を添加し、培地の液量が450mlで一定に保たれるように培養液の引き抜きをフィードと同時に行い、6日間の連続培養を行った。pH7.0で培養を開始し、6日間培養を行った。培地のpHは、培養時間の経過とともに自然に徐々に低下し、pH4.9になるまで培養した。
【0053】
上記の連続培養菌体から、耐酸性変異株のスクリーニングを行った。スクリーニングの方法は以下のとおりである。連続培養菌体を、pH5.7(KOHで調整)のMM/MES培地(20g/Lグルコース、10g/L (NH4)2SO4、1g/L KH2PO4、0.4g/L MgSO4・7H2O、10mg/L FeSO4・7H2O、10mg/L MnSO4・4-5H2O、200μg/L ビタミンB1-HCl、50μg/Lビオチン、5mg/Lニコチンアミド、1g/L NaCl、1g/Lカザミノ酸、50mg/L L−トリプトファン、30mg/L L−システイン、100mM MES(2-(N-モルホリノ)エタンスルホン酸)、20g/L寒天)に、1プレートあたり約104個細胞の菌体密度となるように均一に塗り広げ、31.5℃、6日間の培養の後形成されたコロニーを取得した。野生株はpH5.7ではコロニー形成ができないため、この操作によって取得される株は、酸性下でコロニー形成が可能な耐酸性変異株と考えられる。こうして、耐酸性変異株16-1株及び16-20株を取得した。また、pH5.9の培地を使用したことと、3日間の培養を行ったこと以外は、全て同じ方法によって、耐酸性変異株15-11株を取得した。
【0054】
【実施例2】 ブレビバクテリウム・ラクトファーメンタム16-1株、16-20株、及び15-11株に特有の遺伝子の単離
<1>ゲノムライブラリーの作製
上記のようにして取得したブレビバクテリウム・ラクトファーメンタム16-1株、16-20株、及び15-11株の各菌株から染色体DNAを調製し、制限酵素Sau3AIにより部分分解し、4〜6kbpのDNA断片を精製した。これらのDNA断片を、エシェリヒア・コリとコリネバクテリウム属細菌の双方の菌体内で自律複製可能なプラスミドベクター(pSFK6)のBamHIサイトに挿入した。16-1株では約14000クローン、16-20株では約7000クローン、15-11株では約14000クローンからなるゲノムライブラリーを得た。
【0055】
前記pSFK6は、エシェリヒア・コリ用のベクターpHSG399(S. Takeshita et al : Gene 61,63-74(1987)参照、宝酒造(株)から購入できる)とストレプトコッカス・フェカリスのカナマイシン耐性遺伝子から作製されたプラスミドpK1と、ブレビバクテリウム・ラクトファーメンタムATCC13869より抽出したプラスミドpAM330(米国特許第4,427,773号、特開昭58-67699号公報参照)から構築されたプラスミドである(特開2000-262288号公報、米国特許第6,303,383号)。
【0056】
<2>耐酸性変異株特有の遺伝子の取得
16-1株、16-20株、及び15-11株の各々のゲノムライブラリーを、ブレビバクテリウム・ラクトファーメンタムATCC13869に導入した。プラスミドの導入には、電気パルス法(特開平2-207791)を用いた。形質転換体をpH5.7のMM/MESプレートに蒔き、31.5℃、7〜9日間の培養の後、コロニーを形成したクローンを取得した。各変異株ゲノムライブラリーについて数十万クローンの検索を行った。ブレビバクテリウム・ラクトファーメンタムATCC13869は、pH5.7以下のMM/MESプレートでのコロニー形成ができないことから、取得されたクローンはプラスミド上の遺伝子によって耐酸性が付与されたものであると考えられる。このようなクローンが4種類(クローン#D5、クローン#F1、クローン#F2、クローン#H87)取得された。
【0057】
上記各クローン#D5、#F1、#F2、及び#H87が持つプラスミド上のゲノムDNA断片の塩基配列の一部を、各々順に配列番号1、3、5、7に示す。これらの配列中には、各々オープンリーディングフレーム(ORF)(ORF1554:配列番号1の塩基番号749〜1414、ORF1249:配列番号3の塩基番号250〜2748、ORF39:配列番号5の塩基番号55〜1212、ORF1059:配列7の塩基番号595〜1644)が含まれている。各ORFがコードするアミノ酸配列を、配列番号2、4、6及び8に示す。尚、配列番号1の塩基番号1449〜1455、配列番号3の塩基番号3317〜3326、配列番号5の塩基番号1〜7は、pHSG399に由来する配列である。
【0058】
配列番号1、3、5及び7の配列を、ブレビバクテリウム・ラクトファーメンタムATCC13869のゲノム配列上の相当する配列と比較したところ、ORF1249、ORF39、ORF1059には耐酸性変異株特有の変異点は認められなかったが、ORF1554には、耐酸性変異株16-1に特有の変異点が認められた。配列番号1に示す変異型ORF1554では、990位の塩基が「A」であるのに対し、野生型では「G」である。その結果、変異型ORF1554産物の予想アミノ酸配列では、配列番号2の81位がGluであるのに対し、野生型ではGlyである。以下、両者を区別するために、野生型をORF1554、変異型をORF1554*と表記することがある。
【0059】
<3>ORF1554、ORF1249、ORF39、ORF1059のブレビバクテリウム・ラクトファーメンタム野生株への導入
配列番号1に示す塩基配列を有するDNA断片(両末端にXbaI認識配列を有している)を、エシェリヒア・コリとコリネバクテリウム属細菌の双方の菌体内で自律複製可能なプラスミドベクターpSAC4のXbaIサイトに挿入し、プラスミドpD5-2Aを作製した。なおpSAC4は、コリネ型細菌で自律複製可能なプラスミドpHM1519(Miwa, k. et al., Agric. Biol. Chem., 48 (1984) 2901-2903)を制限酵素BamHIおよびKpnIで消化して得られる複製起点(特開平5-7491号公報)を、平滑末端化した後、SalIリンカー(宝酒造(株)製)を用いて、エシェリヒア・コリ用ベクターpHSG399のSalIサイトに挿入することにより得られたプラスミドである。
【0060】
配列番号2に示す塩基配列を有するDNA断片(3’末端にBglII、5’末端にKpnIの認識配列を有している)を、pSAC4のBamHIサイトとKpnIサイトに連結し、プラスミドpF1-1Bを作製した。
【0061】
配列番号3に示す塩基配列を有するDNA断片(両末端にXbaI認識配列を有している)を、pSAC4のXbaIサイトに挿入し、プラスミドpF2-2Aを作製した。
配列番号4に示す塩基配列を有するDNA断片(両末端にNaeI認識配列を有している)を、pSAC4のSmaIサイトに挿入し、プラスミドpH87-4Aを作製した。
【0062】
以上の4種のプラスミドを、各々ブレビバクテリウム・ラクトファーメンタムATCC13869に導入した。各形質転換株を、酸性pHに調整したMM/MESプレートで、31.5℃、5日間培養し、コロニー形成を調べた。結果を表1に示す。その結果、ブレビバクテリウム・ラクトファーメンタムATCC13869にpSAC4を導入したATCC13869/pSAC4株(対照株)では、pH5.7ではコロニー形成ができないが、上記プラスミドpD5-2A、pF1-1B、pF2-2Aがそれぞれ導入されたATCC13869/pD5-2A株、ATCC13869/pF1-1B株、ATCC13869/pF2-2A株では、コロニー形成が可能であった。また、pH6.0においては、ATCC13869/pSAC4株(対照株)に比べATCC13869/pH87-4Aで大きなコロニーを形成した。このように、ORF1554、ORF1249、ORF39、ORF1059を導入することで、耐酸性を付与することができることがわかった。
【0063】
また、野生型ORF1554を搭載したプラスミドpD5WT-1(後述する)を、ATCC13869に導入した場合にも、ORF1554*とほぼ同等の耐酸性を示した(表1)。
【0064】
【表1】

Figure 2006340603
【0065】
<4>野生型ORF1554を搭載したプラスミドの作製
配列番号1の塩基配列を参考に、配列番号9及び10に示すプライマーを設計し、ブレビバクテリウム・ラクトファーメンタムATCC13869から、野生型ORF1554の上流約750bpと下流約30bpを含む領域を、PCRにより取得した。PCRは、pyrobest DNA polymerase(宝酒造(株))を用い、94℃ 5分の後、98℃ 5秒、65℃ 10秒、72℃ 60秒を30サイクル行った。取得した約1.5kbのPCR産物を、両プライマー上に設計しておいたXbaIサイトで切断し、プラスミドベクターpSAC4のXbaIサイトに挿入し、pD5WT-1を作製した。
【0066】
<5>ORF1554、ORF1554*遺伝子増幅株によるL−グルタミン酸生産
ORF1554、ORF1554*について、遺伝子増幅によるL−グルタミン酸生産への効果を調べるため、プラスミドpD5WT-1(ORF1554)及びpD5-2A(ORF1554*)をブレビバクテリウム・ラクトファーメンタムATCC13869由来のsucA遺伝子欠損株L30-2株に導入し、ORF1554の増幅株L30-2/pD5WT-1株、及びORF1554*の増幅株L30-2/pD5-2A株を作製した。プラスミドの導入は電気パルス法(特開平2-207791号公報)によって行った。なお、L30-2株は、ブレビバクテリウム・ラクトファーメンタムATCC13869のsucA遺伝子欠損株ΔS株(WO95/34672号国際公開パンフレット)から、CM2Bプレート(10g/Lポリペプトン、10g/Lイーストエキストラクト、5g/L NaCl、10μg/Lビオチン、20g/L寒天、pH7.0)上で良好なコロニー形成をする株として単離した。
【0067】
取得したORF1554、ORF1554*増幅株をCMDXプレート(5g/Lグルコース、10g/Lペプトン、10g/Lイーストエキストラクト、1g/L KH2PO4、0.4g/L MgSO4・7H2O、10mg/L FeSO4・7H2O、10mg/L MnSO4・4-5H2O、3g/L尿素、2g/L(N量として)「豆濃」、20g/L寒天、5μg/Lクロラムフェニコール、pH7.5)で30℃、一晩培養後、1/6プレート分の菌体を20mlの培地(30g/Lグルコース、15g/L (NH4)2SO4、0.4g/L MgSO4・7H2O、1mg/L FeSO4・7H2O、1mg/L MnSO4・4-5H2O、200μg/LビタミンB1、200μg/Lビオチン、0.48g/L(N量として)「豆濃」、1g/フラスコ CaCO3、5μg/Lクロラムフェニコール、pH8.0)の入ったフラスコに接種し、30℃、20時間の振とう培養の後、バイオテックアナライザー(サクラ精機)を使用して、培地中のグルコース及びL−グルタミン酸の濃度を測定した。図1に、消費グルコースに対するL−グルタミン酸の収率と最終OD(620nm、培養液を51倍に希釈して測定)を示した。ORF1554及びORF1554*の増幅は、いずれもブレビバクテリウム・ラクトファーメンタムのグルタミン酸収率を約4%向上させることがわかった。
【0068】
【発明の効果】
本発明により、ブレビバクテリウム・ラクトファーメンタムのL−グルタミン酸生産能を向上させることができる。
【0069】
【配列表】
Figure 2006340603
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【図面の簡単な説明】
【図1】 ORF1554及びORF1554*を増幅したブレビバクテリウム・ラクトファーメンタムsucA欠損株の生育とL−グルタミン酸収率を示す図。[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to the fermentation industry, and in particular, to a method for producing L-glutamic acid and a bacterium used therefor. L-glutamic acid is widely used as a seasoning material.
[0002]
[Prior art]
Conventionally, L-glutamic acid is industrially produced by fermentation using coryneform bacteria belonging to the genus Brevibacterium or Corynebacterium having the ability to produce L-glutamic acid. In order to improve the productivity of these coryneform bacteria, strains isolated from nature or artificial mutants of the strains are used.
[0003]
In addition, various techniques for increasing L-glutamic acid-producing ability by enhancing L-glutamic acid biosynthetic enzymes by recombinant DNA techniques have been disclosed.
Furthermore, a method has been developed in which fermentation is performed while precipitating L-glutamic acid, which accumulates microorganisms having L-glutamic acid-producing ability in the culture medium under acidic conditions. Conventionally, since normal L-glutamic acid-producing bacteria cannot grow under acidic conditions, L-glutamic acid fermentation has been carried out under neutral conditions, but Enterobacter found as a microorganism having L-glutamic acid-producing ability under acidic conditions. -Agromerans can be produced and accumulated while precipitating L-glutamic acid in the medium by culturing it in a liquid medium whose pH is adjusted to a condition where L-glutamic acid is precipitated (Patent Document 1).
[0004]
By the way, the whole genome sequence of Corynebacterium glutamicum ATCC13032 has been determined and published (Non-patent Document 1). A putative ORF having high homology with ORF1554 is known (Non-patent Document 2), but its function is not known.
[0005]
[Patent Document 1]
European Patent Application No. 1078989
[Non-Patent Document 1]
DDBJ / EMBL / GenBank accession # BA000036
[Non-Patent Document 2]
DDBJ / EMBL / GenBank accession # AP005277-302
[0006]
[Problems to be solved by the invention]
An object of the present invention is to provide a novel technique for improving L-glutamic acid productivity in the production of L-glutamic acid using coryneform bacteria.
[0007]
[Means for Solving the Problems]
In the course of conducting research on genes involved in acid resistance of coryneform bacteria, the present inventors increased the activity of a gene product of unknown function named ORF1554 among them, thereby causing L- The present inventors have found that the ability to produce glutamic acid can be improved and have completed the present invention.
That is, the present invention is as follows.
[0008]
(1) In a method for producing L-glutamic acid, a coryneform bacterium having L-glutamic acid-producing ability is cultured in a medium, L-glutamic acid is produced and accumulated in the culture, and L-glutamic acid is collected from the culture. The bacterium is modified so that the activity of the protein shown in the following (A) or (B) is increased.
(A) A protein having the amino acid sequence set forth in SEQ ID NO: 2.
(B) an activity comprising the amino acid sequence of SEQ ID NO: 2 comprising an amino acid sequence including substitution, deletion, insertion or addition of one or several amino acids, and improving the ability to produce L-glutamic acid of coryneform bacteria A protein having
(2) The method according to (1), wherein the protein is encoded by the DNA shown in (a) or (b) below.
(A) DNA having a base sequence consisting of base numbers 749 to 1414 of SEQ ID NO: 1.
(B) DNA encoding a protein that hybridizes with the base sequence consisting of base numbers 749 to 1414 of SEQ ID NO: 1 under the stringent conditions and has an activity of improving the ability to produce L-glutamic acid of coryneform bacteria.
(3) The bacterium increases the copy number of the gene encoding the protein shown in (A) or (B), or the gene encoding the protein shown in (A) or (B) in the bacterial cell The method according to (1) or (2), wherein the activity of the protein in the cell is increased by modifying an expression regulatory sequence of the same gene so that expression of the gene is enhanced.
(4) The method according to any one of (1) to (3), wherein the protein has an amino acid sequence in which the glutamic acid residue at position 81 of SEQ ID NO: 2 is substituted with a glycine residue.
(5) The method according to any one of (1) to (4), wherein the bacterium is deficient in α-ketoglutarate dehydrogenase.
(6) A coryneform bacterium that has an ability to produce L-glutamic acid and has been modified so that the activity of the protein shown in (A) or (B) below is increased.
(A) A protein having the amino acid sequence set forth in SEQ ID NO: 2.
(B) an activity comprising the amino acid sequence of SEQ ID NO: 2 comprising an amino acid sequence including substitution, deletion, insertion or addition of one or several amino acids, and improving the ability to produce L-glutamic acid of coryneform bacteria A protein having
[0009]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, the present invention will be described in detail.
[0010]
<1> Coryneform bacterium of the present invention
The coryneform bacterium of the present invention is a coryneform bacterium that has L-glutamic acid-producing ability and has been modified so that the activity of the protein shown in (A) or (B) below is increased.
(A) A protein having the amino acid sequence set forth in SEQ ID NO: 2.
(B) an activity comprising the amino acid sequence of SEQ ID NO: 2 comprising an amino acid sequence including substitution, deletion, insertion or addition of one or several amino acids, and improving the ability to produce L-glutamic acid of coryneform bacteria A protein having
[0011]
Hereinafter, the protein (A) or (B) may be referred to as “ORF1554 product”, and the DNA encoding the protein may be referred to as “ORF1554”. In addition to ORF1554, an expression regulatory sequence such as a promoter adjacent to the ORF may be referred to as “ORF1554” for convenience.
[0012]
In the present invention, the “coryneform bacterium” has been conventionally classified into the genus Brevibacterium, but includes bacteria that are currently classified into the genus Corynebacterium (Int. J. Syst. Bacteriol., 41, 255 ( 1981)), and Brevibacterium spp. Closely related to Corynebacterium spp. Examples of such coryneform bacteria include the following.
[0013]
Corynebacterium acetoacidophilum
Corynebacterium acetoglutamicum
Corynebacterium alkanolyticum
Corynebacterium carnae
Corynebacterium glutamicum
Corynebacterium Lilium
Corynebacterium melacecola
Corynebacterium thermoaminogenes
Corynebacterium herculis
Brevibacterium divaricatam
Brevibacterium flavum
Brevibacterium immariophilum
Brevibacterium lactofermentum
Brevibacterium roseum
Brevibacterium saccharolyticum
Brevibacterium thiogenitalis
Corynebacterium ammoniagenes
Brevibacterium album
Brevibacterium cerinum
Microbacterium / Ammonia Philus
Specifically, the following strains can be exemplified.
[0014]
Corynebacterium acetoacidophilum ATCC13870
Corynebacterium acetoglutamicum ATCC15806
Corynebacterium alkanolyticum ATCC21511
Corynebacterium carnae ATCC15991
Corynebacterium glutamicum ATCC13020, ATCC13032, ATCC13060
Corynebacterium lilium ATCC15990
Corynebacterium melasecola ATCC17965
Corynebacterium thermoaminogenes AJ12340 (FERM BP-1539)
Corynebacterium herculis ATCC13868
Brevibacterium divaricatam ATCC14020
Brevibacterium flavum ATCC13826, ATCC14067, AJ12418 (FERM BP-2205)
Brevibacterium immariophilum ATCC14068
Brevibacterium lactofermentum ATCC13869
Brevibacterium rose ATCC13825
Brevibacterium saccharolyticum ATCC14066
Brevibacterium thiogenitalis ATCC19240
Corynebacterium ammoniagenes ATCC6871, ATCC6872
Brevibacterium album ATCC15111
Brevibacterium cerinum ATCC15112
Microbacterium ammonia philus ATCC15354
[0015]
You can get them from, for example, the American Type Culture Collection. That is, a corresponding registration number is assigned to each strain, and distribution can be received using this registration number. The registration number corresponding to each strain is described in the catalog of American Type Culture Collection. In addition, AJ12340 shares were issued on October 27, 1987 at the Institute of Biotechnology, National Institute of Technology, Ministry of International Trade and Industry (currently the National Institute of Advanced Industrial Science and Technology, Patent Microorganism Depositary Center) (Ibaraki, 305-5466, Japan) It is deposited under the Budapest Treaty under the accession number of FERM BP-1539 in 1st, 1st East, 1st Street, Tsukuba City. In addition, AJ12418 stock was deposited with the reference number FERM BP-2205 to the Institute of Biotechnology, Institute of Industrial Science and Technology, Ministry of International Trade and Industry on January 5, 1989, based on the Budapest Treaty.
[0016]
In the present invention, “L-glutamine producing ability” refers to the ability to accumulate L-glutamine in the medium when the coryneform bacterium of the present invention is cultured. This ability to produce L-glutamine may be a property of a wild strain of coryneform bacteria, or may be a property imparted or enhanced by breeding.
[0017]
To impart or enhance L-glutamine-producing ability by breeding, impart 6-diazo-5-oxo-norleucine resistance (Japanese Patent Laid-Open No. 3-232497), impart purine analog resistance and / or methionine sulfoxide resistance A method for imparting resistance to α-ketomalonic acid (Japanese Patent Laid-Open No. 56-151495), a method for imparting resistance to a peptide containing glutamic acid (Japanese Patent Laid-Open No. 2-186994), and the like. It is done.
[0018]
Specific examples of coryneform bacteria having the ability to produce L-glutamine include the following strains.
Brevibacterium flavum AJ11573 (FERM P-5492) See JP 56-151495 A
Brevibacterium flavum AJ12210 (FERM P-8123) See JP-A-61-202694
Brevibacterium flavum AJ12212 (FERM P-8123) See JP-A-61-202694
Brevibacterium flavum AJ12418 (FERM-BP2205) See JP-A-2-186994
Brevibacterium flavum DH18 (FERM P-11116) See JP-A-3-232497
Corynebacterium melacecola DH344 (FERM P-11117) Refer to Japanese Patent Laid-Open No. 3-232497
Corynebacterium glutamicum AJ11574 (FERM P-5493) See JP-A-56-151495
[0019]
“Modified to increase the activity of the ORF1554 product in the cell” means that the activity per cell is higher than that of an unmodified strain such as a wild-type coryneform bacterium. For example, the case where the number of ORF1554 product molecules per cell increases or the activity per ORF1554 product molecule increases. The wild-type coryneform bacterium to be compared is, for example, Brevibacterium lactofermentum ATCC13869. When the activity of the ORF1554 product of the coryneform bacterium is increased, the ability of the coryneform bacterium to produce L-glutamic acid is improved. In the present invention, “activity for improving L-glutamic acid-producing ability of coryneform bacteria” refers to the activity of such an ORF1554 product. Specifically, when a strain of coryneform bacterium modified so as to express the ORF1554 product in excess over the wild strain or the non-modified strain is cultured in the medium, L-glutamic acid is more effective than the wild strain or the non-modified strain. If the amount of accumulation in the medium is large or the production rate of L-glutamic acid is high, it can be said that the modified strain has improved L-glutamic acid production ability.
[0020]
Enhancement of ORF1554 product activity in coryneform bacterial cells is achieved by enhancing ORF1554 expression. Enhancement of the expression level of the gene is achieved by increasing the copy number of ORF1554. For example, an ORF1554 fragment may be ligated with a vector that functions in the bacterium, preferably a multicopy type vector, to produce a recombinant DNA, which is introduced into a host capable of producing L-glutamine and transformed. . Alternatively, the recombinant DNA may be introduced into a wild-type coryneform bacterium to obtain a transformed strain, and then the L-glutamine-producing ability may be imparted to the transformed strain.
[0021]
As ORF1554, any of genes derived from coryneform bacteria and genes derived from other organisms such as bacteria belonging to the genus Escherichia can be used. Of these, genes derived from coryneform bacteria are preferred from the viewpoint of ease of expression.
[0022]
The sequence of Brevibacterium lactofermentum ORF1554 has been clarified by the present invention (SEQ ID NO: 1), and the gene presumed to be a homologue of ORF1554 of Corynebacterium glutamicum has already been sequenced. (DDBJ / EMBL / GenBank accession # AP005277-302), PCR using the chromosomal DNA of coryneform bacteria as a template using primers prepared based on these nucleotide sequences, for example, the primers shown in SEQ ID NOs: 9 and 10 ORF1554 and its adjacent region can be obtained by the method (PCR: polymerase chain reaction; see White, TJ et al., Trends Genet. 5, 185 (1989)). Homologs of ORF1554 of other microorganisms can be obtained in the same manner.
[0023]
Chromosomal DNA is obtained from bacteria that are DNA donors, for example, the method of Saito and Miura (H. Saito and K. Miura, Biochem. Biophys. Acta, 72, 619 (1963), Biotechnology Experiments, Nippon Biotechnology, Ed., Pp. 97-98, Bafukan, 1992).
[0024]
ORF1554 amplified by PCR is prepared by connecting recombinant DNA into autonomously replicating vector DNA in cells of Escherichia coli and / or coryneform bacteria, and introducing this into Escherichia coli. This makes it easier to operate later. Examples of vectors capable of autonomous replication in Escherichia coli cells include pUC19, pUC18, pHSG299, pHSG399, pHSG398, RSF1010, pBR322, pACYC184, and pMW219.
[0025]
The vector that functions in coryneform bacteria is, for example, a plasmid that can autonomously replicate in coryneform bacteria. Specific examples include the following.
pAM330 See JP-A-58-67699
pHM1519 See JP-A-58-77895
[0026]
In addition, DNA fragments capable of autonomously replicating plasmids in coryneform bacteria can be taken out of these vectors and inserted into the Escherichia coli vector, allowing autonomous replication in both Escherichia coli and coryneform bacteria. It can be used as a so-called shuttle vector.
[0027]
Examples of such a shuttle vector include the following. The microorganisms holding each vector and the accession number of the international depositary organization are shown in parentheses.
pAJ655 Escherichia coli AJ11882 (FERM BP-136)
Corynebacterium glutamicum SR8201 (ATCC39135)
pAJ1844 Escherichia coli AJ11883 (FERM BP-137)
Corynebacterium glutamicum SR8202 (ATCC39136)
pAJ611 Escherichia coli AJ11884 (FERM BP-138)
pAJ3148 Corynebacterium glutamicum SR8203 (ATCC39137)
pAJ440 Bacillus subtilis AJ11901 (FERM BP-140)
pHC4 Escherichia coli AJ12617 (FERM BP-3532)
[0028]
These vectors are obtained from the deposited microorganism as follows. Cells collected in the logarithmic growth phase are lysed using lysozyme and SDS, centrifuged at 30000 × g, polyethylene glycol is added to the supernatant obtained from the lysate, and cesium chloride-ethidium bromide equilibrium density gradient centrifugation. Separate and purify by separation.
[0029]
In addition, plasmids pSFK6 (Japanese Patent Laid-Open No. 2000-262288, US Pat. No. 6,303,383) and pSAC4 (US Pat. No. 5,846,790) shown in Examples below can also be used as shuttle vectors.
[0030]
To prepare a recombinant DNA by linking ORF1554 and a vector that functions in coryneform bacteria, the vector is cleaved with a restriction enzyme that matches the end of ORF1554. Ligation is usually performed using a ligase such as T4 DNA ligase.
[0031]
In order to introduce the recombinant DNA prepared as described above into a coryneform bacterium, transformation methods that have been reported so far may be used. For example, as reported for Escherichia coli K-12, a method in which recipient cells are treated with calcium chloride to increase DNA permeability (Mandel, M. and Higa, A., J. Mol. Biol. , 53, 159 (1970)), and a method for introducing competent cells from cells at the growth stage and introducing DNA as reported for Bacillus subtilis (Duncan, CH, Wilson, GA and Young, FE). Gene, 1, 153 (1977)). Alternatively, DNA-receptive cells, such as those known for Bacillus subtilis, actinomycetes, and yeast, are introduced into the DNA-receptor cells in a protoplast or spheroplast state that readily incorporates recombinant DNA. (Chang, S. and Choen, SN, Molec. Gen. Genet., 168, 111 (1979); Bibb, MJ, Ward, JMand Hopwood, OA, Nature, 274, 398 (1978); Hinnen, A. Hicks, JBand Fink, GR, Proc. Natl. Acad. Sci. USA, 75 1929 (1978)). In addition, transformation of coryneform bacteria can also be performed by the electric pulse method (Japanese Patent Laid-Open No. 2-207791).
[0032]
Increasing the copy number of ORF1554 can also be achieved by having multiple copies of ORF1554 on the chromosomal DNA of coryneform bacteria. In order to introduce ORF1554 in multiple copies on the chromosomal DNA of coryneform bacteria, homologous recombination is performed using a sequence present in multiple copies on the chromosomal DNA as a target. As a sequence present in multiple copies on chromosomal DNA, repetitive DNA and inverted repeats present at the end of a transposable element can be used. Alternatively, as disclosed in JP-A-2-109985, ORF1554 can be mounted on a transposon, transferred, and introduced in multiple copies onto chromosomal DNA.
[0033]
In addition to the gene amplification described above, the enhancement of ORF1554 product activity can also be achieved by replacing an expression regulatory sequence such as a promoter of ORF1554 on a chromosomal DNA or plasmid with a strong one. For example, lac promoter, trp promoter, trc promoter and the like are known as strong promoters. Further, as disclosed in International Publication WO00 / 18935, it is possible to introduce a base substitution of several bases into the promoter region of ORF1554 and modify it to be more powerful. These promoter substitutions or modifications enhance ORF1554 expression and enhance ORF1554 product activity. Modification of these expression control sequences may be combined with increasing the copy number of ORF1554.
[0034]
The replacement of the expression regulatory sequence can be performed, for example, in the same manner as the gene replacement using a temperature sensitive plasmid. Examples of temperature sensitive plasmids of coryneform acid bacteria include p48K and pSFKT2 (see JP 2000-262288 A), pHSC4 (French Patent Publication 1992 2667875, JP 5-7491 A) and the like. It is done.
[0035]
The ORF1554 used in the present invention encodes an ORF1554 product containing one or several amino acid substitutions, deletions, insertions or additions at one or more positions, so long as the ORF1554 product activity of the encoded protein is not impaired. You may do. Here, “several” differs depending on the position and type of the protein in the three-dimensional structure of amino acid residues, but specifically 2 to 30, preferably 2 to 20, and more preferably 2 to 10 It is a piece.
Specific examples of the ORF1554 product having an amino acid substitution as described above include, for example, an ORF1554 product having an amino acid sequence in which the glutamic acid residue at position 81 in SEQ ID NO: 2 is substituted with a glycine residue.
[0036]
DNA encoding a protein that is substantially identical to the ORF1554 product as described above may contain a substitution, deletion, insertion, addition, or inversion of an amino acid residue at a specific site, for example, by site-directed mutagenesis. Further, it can be obtained by modifying the base sequence of ORF1554. The modified DNA as described above can also be obtained by a conventionally known mutation treatment. As the mutation treatment, a method of treating DNA before mutation treatment with hydroxylamine or the like in vitro, and a microorganism that retains the DNA before mutation treatment, such as an Escherichia bacterium, are irradiated with ultraviolet rays or N-methyl-N′-nitro-N -A method of treating with a mutating agent usually used for mutating treatment such as nitrosoguanidine (NTG) or nitrous acid.
[0037]
By expressing the DNA having the mutation as described above in an appropriate cell and examining the activity of the expression product, DNA encoding a protein substantially identical to the ORF1554 product can be obtained. Further, from a DNA encoding the ORF1554 product having a mutation or a cell holding the same, for example, a probe having a base sequence consisting of base numbers 749 to 1414 or a part thereof among the base sequences described in SEQ ID NO: 1 of the sequence listing; DNA that hybridizes under stringent conditions and encodes a protein having ORF1554 product activity is obtained. The “stringent conditions” referred to herein are conditions under which so-called specific hybrids are formed and non-specific hybrids are not formed. Although it is difficult to quantify this condition clearly, for example, highly homologous DNAs, for example, 50% or more, preferably 70% or more, more preferably 80% or more, particularly preferably 90%. 60 ° C., 1 × SSC, 0.1%, which is a condition in which DNAs having the above homology hybridize and DNAs having lower homology do not hybridize, or washing conditions of normal Southern hybridization Conditions for hybridizing at a salt concentration corresponding to SDS, preferably 0.1 × SSC, 0.1% SDS are mentioned.
[0038]
A partial sequence of the nucleotide sequence of SEQ ID NO: 1 can also be used as a probe. Such a probe can be prepared by PCR using an oligonucleotide prepared based on the base sequence of SEQ ID NO: 1 as a primer and a DNA fragment containing the base sequence of SEQ ID NO: 1 as a template. When a DNA fragment having a length of about 300 bp is used as a probe, hybridization washing conditions include 50 ° C., 2 × SSC, and 0.1% SDS.
[0039]
Specifically, DNA encoding a protein substantially identical to the ORF1554 product is preferably 50% or more, more preferably 70% or more, still more preferably 80%, particularly preferably the amino acid sequence shown in SEQ ID NO: 2. Examples include DNA encoding a protein having 90% or more homology and having ORF1554 product activity.
[0040]
In addition, the coryneform bacterium of the present invention may have an enhanced activity of an enzyme that catalyzes L-glutamic acid biosynthesis, in addition to being modified to increase the activity of the ORF1554 product. Enzymes that catalyze biosynthesis of L-glutamate include glutamate dehydrogenase, glutamine synthetase, glutamate synthase, isocitrate dehydrogenase, aconite hydratase, citrate synthase, phosphoenolpyruvate carboxylase, phosphoenolpyruvate synthase, enolase, phosphoglyceromutase Phosphoglycerate kinase, glyceraldehyde-3-phosphate dehydrogenase, triose phosphate isomerase, furtose bisphosphate aldolase, phosphofructokinase, glucose phosphate isomerase and the like.
[0041]
Furthermore, the activity of an enzyme that catalyzes a reaction that branches from the biosynthetic pathway of L-glutamic acid to produce a compound other than L-glutamic acid may be reduced or deficient. As an enzyme that catalyzes a reaction that branches from the biosynthetic pathway of L-glutamic acid to produce a compound other than L-glutamic acid, α-ketoglutarate dehydrogenase (αKGDH), isocitrate lyase, phosphate acetyltransferase, acetate kinase, acetokinase Examples include hydroxy acid synthase, acetolactate synthase, formate acetyltransferase, lactate dehydrogenase, glutamate decarboxylase, 1-pyrroline dehydrogenase, and the like. Of these enzymes, αKGDH is preferred.
[0042]
The αKGDH is encoded by the sucA gene. Coryneform bacteria in which the sucA gene is disrupted are described in detail in WO95 / 34672 International Publication Pamphlet and JP-A-7-834672.
In addition, since a sucA gene disruption strain may worsen growth compared with a parent strain, it is preferable to select a strain with good growth using an appropriate medium. Examples of the medium include CM2B plates (10 g / L polypeptone, 10 g / L yeast extract, 5 g / L NaCl, 10 μg / L biotin, 20 g / L agar, pH 7.0).
[0043]
<2> Method for producing L-glutamic acid
L-glutamine can be efficiently produced by culturing a coryneform bacterium obtained as described above in a medium, producing and accumulating L-glutamine in the medium, and collecting L-glutamine from the medium. it can.
[0044]
In order to produce L-glutamine using the coryneform bacterium of the present invention, a normal medium containing a carbon source, a nitrogen source, inorganic salts, and other organic micronutrients such as amino acids and vitamins as necessary is usually used. Can be done by law. Either synthetic or natural media can be used. Any kind of carbon source and nitrogen source may be used as long as the strain to be cultured can be used.
[0045]
As the carbon source, saccharides such as glucose, glycerol, fructose, sucrose, maltose, mannose, galactose, starch hydrolysate and molasses are used, and other organic acids such as acetic acid and citric acid, and alcohols such as ethanol alone. Alternatively, it is used in combination with other carbon sources.
[0046]
As the nitrogen source, ammonia, ammonium salts such as ammonium sulfate, ammonium carbonate, ammonium chloride, ammonium phosphate, and ammonium acetate, nitrates, and the like are used.
[0047]
Organic micronutrients include amino acids, vitamins, fatty acids, nucleic acids, and peptone, casamino acids, yeast extracts, soybean protein breakdown products, etc. containing these, and auxotrophic mutations that require amino acids for growth. When using a strain, it is preferable to supplement the required nutrients.
[0048]
As the inorganic salts, phosphates, magnesium salts, calcium salts, iron salts, manganese salts and the like are used.
The culture is carried out with aeration while controlling the fermentation temperature at 20 to 45 ° C. and the pH at 5 to 9. If the pH drops during the culture, add calcium carbonate or neutralize with an alkali such as ammonia gas. Thus, by culturing for about 10 to 120 hours, a significant amount of L-glutamine is accumulated in the culture solution.
[0049]
The method for collecting L-glutamine from the culture solution after completion of the culture may be performed according to a known recovery method. For example, the cells are collected by removing concentrated cells from the culture and then concentrating the crystals.
[0050]
【Example】
Hereinafter, the present invention will be described more specifically with reference to examples.
[0051]
[Example 1] Acquisition of acid-resistant mutant from wild Brevibacterium lactofermentum
Brevibacterium lactofermentum wild strain ATCC13869 was mutagenized using the mutagen N-methyl-N′-nitro-N-nitrosoguanidine (NTG) by the following method. The ATCC13869 strain was absorbed in two 4 ml test tubes containing 8 ml of CM2B medium (10 g / L polypeptone, 10 g / L yeast extract, 5 g / L NaCl, 10 μg / L biotin, pH 7.0) at 660 nm (OD 660 ) Was shaken until about 0.7. The cultured cells were washed twice with 50 mM phosphate buffer (pH 7.0) and suspended in 500 μl of 50 mM phosphate buffer (pH 7.0). To this cell suspension, add NTG to a final concentration of 0.5 μg / μl, incubate at 31.5 ° C. for 10 minutes, wash with 3 × 50 mM phosphate buffer (pH 7.0), 200 μl of 50 mM It was suspended in a phosphate buffer (pH 7.0). The cells were inoculated into 8 ml CM2B medium and cultured overnight at 31.5 ° C. to prepare mutant-treated cells.
[0052]
In order to concentrate acid-resistant mutants from the above-mentioned mutant-treated cells, continuous culture under acidic conditions was performed using an S-type jar fermenter. The method is as follows. 300ml medium (60g / L glucose, 1.4g / LH Three PO Four 750mg / L MgSO Four ・ 7H 2 O, 15mg / L FeSO Four ・ 7H 2 O, 1.35g / L (as N) Soybean hydrolyzate ("Mameno" (Ajinomoto Co., Inc.), 450μg / L Vitamin B 1 -HCl, 450μg / L biotin, 3μg / L vitamin B 12 , 7.5 mg / L PABA (paraaminobenzoic acid), 7.5 mg / L vitamin C, 500 mg / L DL-methionine, 1 ml / L antifoaming agent AZ-20R (manufactured by NOF Corporation)) And inoculated at 31.5 ° C. After glucose is completely consumed, feed solution (same medium as the above medium) is added, and the culture solution is withdrawn simultaneously with the feed so that the amount of the medium is kept constant at 450 ml. Continuous culture was performed. The culture was started at pH 7.0 and cultured for 6 days. The pH of the medium gradually decreased with the passage of the culture time and was cultured until it reached pH 4.9.
[0053]
Screening of acid-resistant mutant strains was performed from the above-mentioned continuously cultured cells. The screening method is as follows. Continuously cultured microbial cells were adjusted to pH 5.7 (adjusted with KOH) MM / MES medium (20 g / L glucose, 10 g / L (NH Four ) 2 SO Four , 1g / L KH 2 PO Four , 0.4g / L MgSO Four ・ 7H 2 O, 10mg / L FeSO Four ・ 7H 2 O, 10mg / L MnSO Four ・ 4-5H 2 O, 200μg / L vitamin B 1 -HCl, 50 μg / L biotin, 5 mg / L nicotinamide, 1 g / L NaCl, 1 g / L casamino acid, 50 mg / L L-tryptophan, 30 mg / L L-cysteine, 100 mM MES (2- (N-morpholino) ethane Sulfonic acid), 20g / L agar), about 10 per plate Four The cells were uniformly spread so as to have a cell density of individual cells, and colonies formed after 3 days of incubation at 31.5 ° C. were obtained. Since wild-type strains cannot form colonies at pH 5.7, the strain obtained by this operation is considered to be an acid-resistant mutant strain that can form colonies under acidic conditions. Thus, acid-resistant mutant strains 16-1 and 16-20 were obtained. Further, acid-resistant mutant strains 15-11 were obtained by the same method except that a pH 5.9 medium was used and culture was performed for 3 days.
[0054]
[Example 2] Isolation of genes unique to Brevibacterium lactofermentum strains 16-1, 16-20, and 15-11
<1> Preparation of genomic library
Chromosomal DNA was prepared from each of the strains Brevibacterium lactofermentum 16-1, 16-20, and 15-11 obtained as described above, partially digested with the restriction enzyme Sau3AI, 4-6 kbp The DNA fragment was purified. These DNA fragments were inserted into the BamHI site of a plasmid vector (pSFK6) capable of autonomous replication in both Escherichia coli and Corynebacterium bacteria. A genomic library consisting of about 14000 clones for 16-1 strain, about 7000 clones for 16-20 strain, and about 14000 clones for 15-11 strain was obtained.
[0055]
The pSFK6 is a plasmid prepared from the vector pHSG399 for Escherichia coli (see S. Takeshita et al: Gene 61, 63-74 (1987), which can be purchased from Takara Shuzo Co., Ltd.) and the kanamycin resistance gene of Streptococcus faecalis. This is a plasmid constructed from pK1 and plasmid pAM330 extracted from Brevibacterium lactofermentum ATCC 13869 (see U.S. Pat. No. 4,427,773, JP-A-58-67699) (JP-A-2000-262288, USA) Patent No. 6,303,383).
[0056]
<2> Acquisition of genes specific to acid-resistant mutants
The genomic libraries of 16-1, 16-20, and 15-11 strains were introduced into Brevibacterium lactofermentum ATCC 13869. An electric pulse method (Japanese Patent Laid-Open No. 2-207791) was used for introduction of the plasmid. The transformant was plated on an MM / MES plate having a pH of 5.7, and after culturing at 31.5 ° C. for 7 to 9 days, a clone forming a colony was obtained. Several hundred thousand clones were searched for each mutant genomic library. Brevibacterium lactofermentum ATCC13869 cannot form colonies on MM / MES plates with a pH of 5.7 or less, so the obtained clone is considered to have been given acid resistance by the gene on the plasmid. . Four types of such clones (clone # D5, clone # F1, clone # F2, and clone # H87) were obtained.
[0057]
Part of the base sequence of the genomic DNA fragment on the plasmid possessed by each of the clones # D5, # F1, # F2, and # H87 is shown in SEQ ID NOs: 1, 3, 5, and 7, respectively. In these sequences, open reading frames (ORF) (ORF1554: base numbers 749 to 1414 of SEQ ID NO: 1, ORF1249: base numbers 250 to 2748 of SEQ ID NO: 3, ORF39: base numbers 55 to 1212 of SEQ ID NO: 5, respectively. , ORF1059: base numbers 595 to 1644 of sequence 7). The amino acid sequences encoded by each ORF are shown in SEQ ID NOs: 2, 4, 6, and 8. The base numbers 1449 to 1455 of SEQ ID NO: 1, the base numbers 3317 to 3326 of SEQ ID NO: 3, and the base numbers 1 to 7 of SEQ ID NO: 5 are sequences derived from pHSG399.
[0058]
When the sequences of SEQ ID NOs: 1, 3, 5 and 7 were compared with the corresponding sequences on the genome sequence of Brevibacterium lactofermentum ATCC13869, the ORF1249, ORF39, and ORF1059 have unique mutation points in acid-resistant mutants. Although not observed, ORF1554 had a mutation point peculiar to acid-resistant mutant 16-1. In the mutant ORF1554 shown in SEQ ID NO: 1, the base at position 990 is “A”, whereas in the wild type, it is “G”. As a result, in the predicted amino acid sequence of the mutant ORF1554 product, position 81 of SEQ ID NO: 2 is Glu, whereas in the wild type, it is Gly. In order to distinguish between them, the wild type is ORF1554 and the mutant type is ORF1554. * May be written.
[0059]
<3> Introduction of ORF1554, ORF1249, ORF39, ORF1059 into wild Brevibacterium lactofermentum
XbaI of plasmid vector pSAC4 capable of autonomously replicating a DNA fragment having the base sequence shown in SEQ ID NO: 1 (having an XbaI recognition sequence at both ends) in both Escherichia coli and Corynebacterium bacteria The plasmid pD5-2A was prepared by inserting into the site. PSAC4 is obtained by digesting plasmid pHM1519 (Miwa, k. Et al., Agric. Biol. Chem., 48 (1984) 2901-2903) capable of autonomous replication in coryneform bacteria with restriction enzymes BamHI and KpnI. A plasmid obtained by blunt-ending the replication origin (JP-A-5-7491) and then inserting it into the SalI site of the Escherichia coli vector pHSG399 using a SalI linker (Takara Shuzo Co., Ltd.) It is.
[0060]
A DNA fragment having the base sequence shown in SEQ ID NO: 2 (having a BglII recognition sequence at the 3 ′ end and a KpnI recognition sequence at the 5 ′ end) was ligated to the BamHI site and KpnI site of pSAC4, and plasmid pF1-1B was Produced.
[0061]
A DNA fragment having the base sequence shown in SEQ ID NO: 3 (having an XbaI recognition sequence at both ends) was inserted into the XbaI site of pSAC4 to prepare plasmid pF2-2A.
A DNA fragment having the base sequence shown in SEQ ID NO: 4 (having a NaeI recognition sequence at both ends) was inserted into the SmaI site of pSAC4 to prepare plasmid pH87-4A.
[0062]
Each of the above four plasmids was introduced into Brevibacterium lactofermentum ATCC 13869. Each transformant was cultured on an MM / MES plate adjusted to an acidic pH at 31.5 ° C. for 5 days to examine colony formation. The results are shown in Table 1. As a result, in the ATCC13869 / pSAC4 strain (control strain) in which pSAC4 was introduced into Brevibacterium lactofermentum ATCC13869, colony formation was impossible at pH 5.7, but the plasmids pD5-2A, pF1-1B, and pF2-2A were not In the introduced ATCC13869 / pD5-2A strain, ATCC13869 / pF1-1B strain, and ATCC13869 / pF2-2A strain, colony formation was possible. At pH 6.0, larger colonies were formed with ATCC13869 / pH87-4A than ATCC13869 / pSAC4 strain (control strain). Thus, it was found that acid resistance can be imparted by introducing ORF1554, ORF1249, ORF39, and ORF1059.
[0063]
In addition, when plasmid pD5WT-1 (described later) carrying wild-type ORF1554 is introduced into ATCC13869, ORF1554 * (Table 1).
[0064]
[Table 1]
Figure 2006340603
[0065]
<4> Preparation of plasmid carrying wild type ORF1554
The primers shown in SEQ ID NOs: 9 and 10 were designed with reference to the nucleotide sequence of SEQ ID NO: 1, and a region containing about 750 bp upstream and about 30 bp downstream of wild type ORF1554 from Brevibacterium lactofermentum ATCC 13869 was obtained by PCR. I got it. PCR was carried out using pyrobest DNA polymerase (Takara Shuzo Co., Ltd.), followed by 30 cycles of 94 ° C. for 5 minutes, 98 ° C. for 5 seconds, 65 ° C. for 10 seconds, and 72 ° C. for 60 seconds. The obtained PCR product of about 1.5 kb was cleaved at the XbaI site designed on both primers and inserted into the XbaI site of the plasmid vector pSAC4 to prepare pD5WT-1.
[0066]
<5> ORF1554, ORF1554 * L-glutamic acid production by gene amplification strain
ORF1554, ORF1554 * In order to examine the effect of gene amplification on L-glutamic acid production, plasmids pD5WT-1 (ORF1554) and pD5-2A (ORF1554) * ) Was introduced into the sucA gene-deficient strain L30-2 derived from Brevibacterium lactofermentum ATCC13869, and the amplified strain L30-2 / pD5WT-1 of ORF1554 and ORF1554 * An amplified strain L30-2 / pD5-2A was prepared. The plasmid was introduced by the electric pulse method (Japanese Patent Laid-Open No. 2-207791). The L30-2 strain was derived from the sucA gene-deficient strain ΔS strain (WO95 / 34672 international publication pamphlet) of Brevibacterium lactofermentum ATCC13869, CM2B plate (10 g / L polypeptone, 10 g / L yeast extract, 5 g / L NaCl, 10 μg / L biotin, 20 g / L agar, pH 7.0).
[0067]
Acquired ORF1554, ORF1554 * Amplified strains in CMDX plates (5 g / L glucose, 10 g / L peptone, 10 g / L yeast extract, 1 g / L KH 2 PO Four , 0.4g / L MgSO Four ・ 7H 2 O, 10mg / L FeSO Four ・ 7H 2 O, 10mg / L MnSO Four ・ 4-5H 2 O, 3 g / L urea, 2 g / L (as N amount) “Mino”, 20 g / L agar, 5 μg / L chloramphenicol, pH 7.5) at 30 ° C. overnight, 1/6 plate 20 ml of medium (30 g / L glucose, 15 g / L (NH Four ) 2 SO Four , 0.4g / L MgSO Four ・ 7H 2 O, 1mg / L FeSO Four ・ 7H 2 O, 1mg / L MnSO Four ・ 4-5H 2 O, 200μg / L vitamin B1, 200μg / L biotin, 0.48g / L (as N amount) “Mino”, 1g / flask CaCO Three Inoculate a flask containing 5 μg / L chloramphenicol, pH 8.0), shake culture at 30 ° C. for 20 hours, and then use biotech analyzer (Sakura Seiki) The concentration of L-glutamic acid was measured. FIG. 1 shows the yield of L-glutamic acid and the final OD (measured by diluting the culture solution 51 times, 620 nm) based on the consumed glucose. ORF1554 and ORF1554 * Both of these amplifications were found to increase the glutamic acid yield of Brevibacterium lactofermentum by about 4%.
[0068]
【The invention's effect】
According to the present invention, the ability to produce L-glutamic acid of Brevibacterium lactofermentum can be improved.
[0069]
[Sequence Listing]
Figure 2006340603
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[Brief description of the drawings]
[Figure 1] ORF1554 and ORF1554 * The growth and the L-glutamic acid yield of Brevibacterium lactofermentum sucA deficient strain which amplified A.

Claims (6)

L−グルタミン酸生産能を有するコリネ型細菌を培地に培養し、L−グルタミン酸を培養物中に生成蓄積させ、該培養物よりL−グルタミン酸を採取する、L−グルタミン酸の製造法において、前記細菌は、下記(A)又は(B)に示すタンパク質の活性が上昇するように改変されていることを特徴とする方法。
(A)配列番号2に記載のアミノ酸配列を有するタンパク質。
(B)配列番号2に記載のアミノ酸配列において、1若しくは数個のアミノ酸の置換、欠失、挿入又は付加を含むアミノ酸配列からなり、かつ、コリネ型細菌のL−グルタミン酸生産能を向上させる活性を有するタンパク質。
In the method for producing L-glutamic acid, a coryneform bacterium having L-glutamic acid-producing ability is cultured in a medium, L-glutamic acid is produced and accumulated in the culture, and L-glutamic acid is collected from the culture. The method is modified so that the activity of the protein shown in the following (A) or (B) is increased.
(A) A protein having the amino acid sequence set forth in SEQ ID NO: 2.
(B) an activity comprising the amino acid sequence of SEQ ID NO: 2 comprising an amino acid sequence including substitution, deletion, insertion or addition of one or several amino acids, and improving the ability to produce L-glutamic acid of coryneform bacteria A protein having
前記タンパク質が、下記(a)又は(b)に示すDNAによりコードされる請求項1に記載の方法。
(a)配列番号1の塩基番号749〜1414からなる塩基配列を有するDNA。
(b)配列番号1の塩基番号749〜1414からなる塩基配列とストリンジェントな条件下でハイブリダイズし、かつ、コリネ型細菌のL−グルタミン酸生産能を向上させる活性を有するタンパク質をコードするDNA。
The method according to claim 1, wherein the protein is encoded by DNA shown in the following (a) or (b).
(A) DNA having a base sequence consisting of base numbers 749 to 1414 of SEQ ID NO: 1.
(B) DNA encoding a protein that hybridizes with the base sequence consisting of base numbers 749 to 1414 of SEQ ID NO: 1 under the stringent conditions and has an activity of improving the ability to produce L-glutamic acid of coryneform bacteria.
前記細菌は、前記(A)又は(B)に示すタンパク質をコードする遺伝子のコピー数を高めること、又は前記細菌細胞内の前記(A)又は(B)に示すタンパク質をコードする遺伝子の発現が増強するように同遺伝子の発現調節配列を改変することにより、細胞内の前記タンパク質の活性が上昇したことを特徴とする請求項1又は2に記載の方法。  The bacterium increases the copy number of the gene encoding the protein shown in (A) or (B), or the expression of the gene encoding the protein shown in (A) or (B) in the bacterial cell is increased. The method according to claim 1 or 2, wherein the activity of the protein in the cell is increased by modifying the expression regulatory sequence of the gene so as to enhance. 前記タンパク質は、配列番号2の81位のグルタミン酸残基がグリシン残基に置換されたアミノ酸配列を有する請求項1〜3のいずれか一項に記載の方法。  The method according to any one of claims 1 to 3, wherein the protein has an amino acid sequence in which the glutamic acid residue at position 81 of SEQ ID NO: 2 is substituted with a glycine residue. 前記細菌は、α−ケトグルタル酸デヒドロゲナーゼを欠損していることを特徴とする請求項1〜4のいずれか一項に記載の方法。  The method according to claim 1, wherein the bacterium is deficient in α-ketoglutarate dehydrogenase. L−グルタミン酸生産能を有し、かつ、下記(A)又は(B)に示すタンパク質の活性が上昇するように改変されたコリネ型細菌。
(A)配列番号2に記載のアミノ酸配列を有するタンパク質。
(B)配列番号2に記載のアミノ酸配列において、1若しくは数個のアミノ酸の置換、欠失、挿入又は付加を含むアミノ酸配列からなり、かつ、コリネ型細菌のL−グルタミン酸生産能を向上させる活性を有するタンパク質。
A coryneform bacterium having L-glutamic acid-producing ability and modified so that the activity of the protein shown in (A) or (B) below is increased.
(A) A protein having the amino acid sequence set forth in SEQ ID NO: 2.
(B) an activity comprising the amino acid sequence of SEQ ID NO: 2 comprising an amino acid sequence including substitution, deletion, insertion or addition of one or several amino acids, and improving the ability to produce L-glutamic acid of coryneform bacteria A protein having
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